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引力波观测的意义:为认识宇宙打开一扇新窗口

2017-10-03 22:11:01    第一财经  参与评论()人

诺贝尔大会对于引力波的发现这样评价:“2015年9月14日,人类历史上第一次探测到引力波。爱因斯坦在100年前预测了引力波,是由两个黑洞在合并时产生的。引力波抵达美国Ligo天文台需要经历13亿光年。”

这意味着,当引力波抵达地球的时候,是非常非常微弱的,但是对人类天体物理学的变革产生积极意义。引力波为人类观察宇宙中最为激烈的天文活动提供了全新的方式,并且考验着人类的认知极限。

挑战人类认知极限

Ligo作为引力波目前最为灵敏的观测项目,由全世界20多个国家超过1000名科研工作者共同完成,并且实现了人类半个世纪的目标——探测引力波。而此次获奖的三位科学家在领导引力波项目的实现过程中,功不可没。

正如韦斯教授在接到诺贝尔大会电话时所强调的:“引力波并不是三个人的研究成果,而是一个千人团队才能完成的项目。我们为此努力了整整四十年!”

韦斯教授和已经辞世的德雷福教授是Ligo团队中的关键核心人物,他们是Ligo的发起者。1964年,Weiss加入麻省理工学院物理系时,Ligo只是他设计的广义相对论课程的一项课堂练习。1975年,韦斯教授认识了加州理工大学的物理学家索恩教授。

索恩教授是著名的理论学家,研究重点是引力物理和天体物理学,侧重于相对论恒星、黑洞和引力波。30年来他一直在推崇Ligo项目,与韦斯教授和德雷福教授密切合作,为探测引力波提出新的技术和思路。他还是好莱坞影片《星际穿越》的执行制片人和科学顾问。

巴里什教授对于粒子物理学的大型项目有着丰富的经验,他曾经担任Ligo项目的首席科学家,具体协调了Ligo项目的发展以及设备的建造和实施。

在爱因斯坦在广义相对论中这样描述引力波:“引力波以光速迅速扩散,充满整个宇宙。”他解释道,引力波产生于巨大的加速中,比如冰上运动员做单脚旋转,或者两个黑洞交替旋转时。不过爱因斯坦认为,引力波是永远无法测量的。而借助于Ligo巨大的激光探测仪,它们能在引力波经过地球的时候,测出比原子核千分之一还小的微量变化。

目前,科学家通常用宇宙射线或者中微子等电磁辐射和粒子来探索宇宙,引力波作为探测时空本身的直接手段,为人们打开了观测看不见的世界的新方法。利用这种方法,科学家能够捕捉到引力波并将其翻译成有效信息,带给人类更多惊喜的发现。

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